成膜助剂种类

目前，建筑涂料在涂料工业中占有很重要的地位。随着我国建筑及装饰业的迅猛发展，人们对生活质量要求的不断提高和环保意识的不断增强，涂料行业对VOC （沸点低于250℃的挥发性有机化合物含量）的控制进一步严格。作为装饰材料之一的水性乳胶涂料已成为建筑内墙装饰的主体材料，同时建筑外墙装饰应用率也达35%。而在乳胶漆中使用的许多乳胶聚合物在常温下无法形成薄膜，在低温下绝大多数乳胶聚合物都不会形成薄膜。涂料中聚合物成膜温度必须在最低成膜温度以上才能固化成膜。而最低成膜温度往往高于室温导致不能成膜。为使乳胶漆形成完整的涂抹，所以必须添加能起聚结作用的成膜助剂。

成膜助剂通常是溶解性很强且挥发性非常缓慢的溶剂。成膜助剂又称凝聚剂、聚结剂，它能使聚合物粒子溶胀、受压变形，从而降低乳液及乳胶漆的最低成膜温度。成膜助剂常常为高沸点的溶剂，具有一定的挥发性，在涂膜形成后慢慢挥发。如醇酯（十二碳醇酯）类、乙二醇醚类和乙二醇酯类。它们能够软化乳胶聚合物颗粒，使这些颗粒聚结融合再一起，更好地形成薄膜。成膜助剂除降低乳胶漆最低成膜温度（MFFT）外，还可以改善乳胶漆的耐气候性、可擦洗性、涂层的展色性等漆膜性能。十二碳醇酯是一种极好的乳胶漆成膜助剂，它可以有效地用于聚乙酸乙烯均聚物、共聚物和三聚物中，以及纯丙烯酸、苯乙烯/丙烯酸、聚丁苯乙烯和乙烯基乙酸乙烯等乳胶中。

第一章成膜助剂的助成膜机理

与溶剂型涂料不同，乳胶漆的成膜机理一般分为以下过程：

第一，充填过程。乳胶漆施工后，随着水分逐渐挥发，原先以静电斥力和空间位阻稳定作用而保持分散状态的聚合物颗粒和颜料、填料颗粒逐渐靠拢，但仍可以自由运动。在该阶段，水分的挥发与单纯水的挥发相似，为恒速挥发。

第二，融合过程。随着水分的进一步挥发，聚合物微粒表面吸附的保护层破坏，裸露的微粒相互接触，其间隙愈来愈小，至毛细管经大小时，由于毛细管作用，其毛细管压力高于聚合物微粒的抗变形力，微粒变形，最后凝集、融合成连续的涂膜。这一过程是乳胶漆能否成膜的关键，若乳液聚合物的玻璃化温度（Tg）较高（为了使涂膜具有良好的机械性能，耐候性和沾污性，Tg值一般不能太低），在较低环境温度下，就很难变形，从而会使融合过程受阻，导致不能成膜，这时需要用成膜助剂协助成膜。成膜助剂可以使乳胶粒子溶胀变软，因此，很容易使他们融合在一起形成连续的膜。

第三，扩散过程。残留在水中的助剂逐渐向涂膜扩散，并使聚合物长链相互扩散、渗透、缠绕形成具有良好性能的均匀涂膜。随着成膜助剂从漆膜中逐渐挥发，最终达到理想的漆膜性能。

第二章

成膜助剂分类及组成、理化性质

一、成膜助剂分类

成膜助剂是一种可以挥发的暂时性增塑剂，能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性，可在广泛的施工温度范围内成膜。理想的成膜助剂应具有下列特性：作为聚合物乳液的良溶剂，可降低乳液聚合物的最低成膜温度；在水中溶解度小；具有一定的挥发性，成膜过程中能滞留在涂膜中发挥作用，成膜后全部挥发，不影响漆膜性能；不影响乳液的稳定性。

成膜助剂的种类很多

一、醇类（如苯甲醇）

二、醇酯类（如十二碳醇酯）

三、醇醚类（乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等）

四、醇醚酯类(如己二醇丁醚醋酸酯等)等。

常用的成膜助剂有十二碳醇酯（即Texanol酯醇或醇酯—12）、苯甲醇（BA）、乙二醇丁醚（EB）、丙二醇苯醚（PPH）。

二、十二碳醇酯的组成及物理化学特性

化学名称为：2，2，4—三甲基1,3—戊二醇单异丁酸酯

十二碳醇酯结构式

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分子量（C12H24O3）216.3

含量（％）≥ 99

比重（20℃）0.95

折光指数（20℃） 1.4423

水中溶解度（20℃）

不溶

挥发速度（醋酸丁酯=1）0.002

沸点（760mmHg）/℃ 255

凝固点/℃ —50

十二碳醇酯是目前乳胶漆产品使用范围广，用量最大，性能优异的成膜助剂，被涂料行业公认为目前市场上乳胶漆最理想的环保型成膜助剂。其突出的优点如下：

1、适应性强，多种乳胶体系都具有良好的成膜效果，可以满足各种成膜要求。

2、用量少，使用少量的十二碳醇酯可以达到优良的成膜效果，表现出很好的高效性。

3、能够确保漆膜的密实性，使乳胶漆在不利的温度和湿度下干燥时达到良好的漆膜性能。

4、在不同PH的乳胶漆中有很好的电解质稳定性。

5、其与水的不相容性可以最大程度避免乳胶漆渗入多孔底材中，从而可以持漆膜原有光泽，提高乳胶对颜填料的包覆率。

6、可以做为高固体份涂料的慢干剂，并且在凸版和平板油墨中做为除臭剂来调节溶剂体系的活性。

7、十二碳醇酯可赋予漆膜更好的耐候性、耐擦洗性、光泽及展色性等漆膜性能。

三、丙二醇苯醚（PPH）的组成及物理化学特性

化学名称：1—苯氧基—2—丙醇（丙二醇苯醚、苯氧异丙醇）

丙二醇苯醚（PPH）结构式

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分子式：C9H12O2

分子量：152.19

有效成分（％）≥98.5

比重

（25℃） 1.06

水中溶解度（％） 1.1

挥发速度（醋酸乙酯＝1）0.007

沸点（760mmHg ℃）243

丙二醇苯醚（PPH）的特性

丙二醇苯醚（PPH）为无色透明液体，气味温和。对大多数乳液及树脂有较强的溶剂能力，水溶性小。在苯丙乳液中相容性好，添加量较低。在除纯丙乳液外的其它乳液中相容性较好，但需要缓慢滴加，否则容易造成絮凝；对于纯丙乳液，加入PPH会产生絮凝，可以将PPH与醇类溶剂混合后加到乳液中以免造成破乳。

丙二醇苯醚（PPH）与的成膜助剂(如醇酯-12)相比，在漆膜完全成型，相同光泽、流动性、抗流挂性、展色性、耐擦洗条件下，KL—PPH的用量可降低30％～50％左右，综合成膜效率提高1．5～2倍，生产成本显著下降。另外，该产品对于颜料的加入，不但具有一定的湿润分散作用，还可以改善乳胶漆中颜料的均匀性及稳定性，对于漆膜的耐擦洗性能、冻融稳定性、附着力、机械强度均有一定的推进作用

KL—PPH亦可作为优良的有机溶剂或改性助剂，替代毒性或气味较大的异佛尔酮、苯甲醇、乙二醇醚及其它丙二醇醚系列。因其毒性低，混溶性好，挥发速率适中，优异的聚结及偶合能力，较低的表面张力，可广泛应用于建筑涂料、高档汽车涂料及汽车修补涂料、电泳涂料、船舶集装箱涂料、木器涂料、卷材和卷钢涂料中；还可用于油墨、脱漆剂、粘合剂、绝缘材料、清洗剂、增塑剂以及用作纺织、印染的环保载体溶剂等

第三章成膜助剂性能比较及使用

在设计涂料配方时，很重要的一点是考虑到成膜助剂的活性及其在乳液中的分层现象。溶解度参数影响成膜助剂的活性，因为水性乳液是两相体系，主要是水相和聚合物相，成膜助剂在这两相的浓度主要取决于聚合物和溶剂的亲水和亲油的平衡。成膜助剂在两相的分配方式是成膜助剂活性的主要因素，亲油性的成膜助剂主要分数在亲油性的聚合物中，只有少量存在于水中；亲水性的成膜助剂主要分数在水相中，只有少量存在于聚合物中。成膜助剂紧密地参与到成膜过程中，因此其对漆膜的光泽、耐擦洗性、腐蚀性、耐水性、及干燥时间都有影响。

3.1成膜助剂与乳液的相容性